JPS5872614A - 内燃機関の点火・燃焼方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の点火・燃焼方式に関する。

本発明の目的はシリンダ内に前サイクルの残留ガスが多
量に残り、燃焼条件が劣悪になる低負荷運転時において
比較的希薄な混合気による安定な燃焼を行わせることに
より、内燃機関の熱効率の向上と排気の清浄化を同時に
達成することにある〇一般に、低負荷時には新気に比べ
て前サイクルの残留ガスがシリンダ内に多く残り、燃焼
室内の温度も低下して来るので、毎サイクル安廟な燃焼
を維持することが困難になる。そのため、このような条
件下では空気に比べて燃料の過剰な状態、すなわち燃料
リッチな混合気で燃焼させることが従来性われている・
したがってこのような運転条件では機関の熱効率は低下
し、また排気中の一酸化炭素および炭化水素等の有害成
分も多くなる。

しかるに本発明においては低負荷域の燃焼を改善させる
ために、前サイクルの残留ガス中に未燃焼成分および不
完全燃焼成分と酸素と全多量に存在させること、この残
留ガスを高温に保持すること１および新気の流入および
強いスキッシユまたは副室等によるこの残留ガスの授乳
・冷却を抑制することにより、との残留ガス内での酸化
反応を前すイクルの燃焼終了後も膨張行程から圧縮行程
の末期に到を期間中継続させ、圧縮行程の末期に急激な
自己着火に導き、これを点火源として新しくシリンダに
供給された混合気を燃焼させることを特徴としている＠ 内燃機関のこのような燃焼においては多量の発熱を伴う
主たる燃焼の終了後においても膨張行程におけるガス中
、排気・吸気性ｉ！會たけ排気・掃気過程、および圧縮
行程の初期に該残留ガス内において急激な燃焼よりも緩
い酸化反応が継続して進行する。この残留ガス内での緩
やかな酸化反応は圧縮行程において圧縮による密度の増
加と温度上昇のために急速に加速され自己着火し、これ
によって新しく導入された混合気も燃焼する。しかし、
このような燃焼条件下では多量の不活性な残留ガスの存
在のために１デイーゼルエンジンにおける自己着火燃焼
またはガソリンエンジンのノッ午ングなどにおける自己
着火や表面着火・過早着火などの異常燃焼のような急激
な圧力上昇を伴う燃焼とはならずに緩やかで毎サイクル
安定な燃焼になる。また、この多量の残留ガス中に混合
Φ拡散した新気は不活性ガス雰囲気の中で完全に燃焼し
尽すことなく、膨張行程において未燃焼成分および不完
全燃焼成分として存在し、混在する酸素と共に続く次サ
イクルの排気・吸気行程または排気・掃気過程１および
圧縮行程において酸化反応を継続して次サイクルの自己
着火へとつながる。

以下に本発明の実施例を図によって説明する０図１は気
化気付シ具二エーレ掃気２サイクル火花点火機関に本発
明を適用した例である。図において（１）はクランクケ
ースでそれの下部に設けた穴から入った掃気は掃気通路
（８）を通ってシリーンダ（２）の掃気〆−）（６）か
らシリンダ内に導入される。（５）はシリンダヘッドで
（５）はこれに取付けたプラダである。本図の場合、シ
二二二−レ掃気２サイクル機関であるため、低負荷域に
おいて膨張行程にシリンダ内の燃焼ガス中には未燃焼成
分および不完全燃焼成分が多量に含まれている。膨張行
程の末期に排気〆−）（７）が開き続いて掃気メート（
６）が開いて排気・掃気が行われても未燃焼成分および
不完全燃焼成分を多量に含んだ高温残留ガスがシリンダ
内にｗｌｌり酸化反応を継続することになる。

この際通常の２サイク一ル機関においては排気・掃気過
程はシリンダ内に強いガス流動と授乳を伴って行われる
のでこの酸化反応は中断されてしまう。

本発明の場合には掃気ポーシの形状による掃気の向きの
制御、適度の通路抵抗を与えた通路（長い通路による粘
性抵抗、絞りによる抵抗、屈曲または急な断面積変化に
よる抵抗等）による掃気の流速の制御、排気弁（１３）
による排気速度および脈動の制御等によってシリンダ内
残留ガスのガス流動と攪拌を抑制して酸化反応を継続さ
せ圧縮行程の末期に自己着火を誘起さ゛ぜ新気への点火
を可能にする。したがって２サイクル機関の場合、表面
積／容積比の小さい燃焼室形状および行程容積の大きい
機関において排気・掃気の制御によって容易にこの燃焼
を達成することができる。

図２はシリンダ内燃料噴射２サイクル機関に本発明を適
用した例である。図において（１４）は燃焼室に取付け
た点火＆、（１５）は同じく燃料噴射弁１（１９）は燃
料噴射〆ンプである。掃気はシリンダの掃気ボート下部
に設けた掃気制御絞り弁（２０）によって速度制御され
る。ｗＪ５はとの掃気制御絞り弁による掃気通路の制御
を示す例である・（１７）は排気制御弁で排気速度およ
び脈動の制御を”行う・本適用引例の場合にも低負荷域
では燃焼後の膨張中のシリンダ内ガスには未燃焼成分お
よび不完全燃焼成分が多量に含まれ酸化反応を継続し、
排気・掃気過程においても前記掃気＆−）の向き、掃気
制御弁による掃気速度および排気制御弁による排気速度
・脈動の制御によって残留ガス中の酸化反応は容易に継
続し圧縮行程において酸化反応は加速され圧縮行程末期
に自己着火を誘起し、下死点付近から上死点までの圧縮
行程の間で噴射された燃料成分に点火・燃焼を起こさせ
る。

以上のように本発明は予混合機関のみならずシリンダ内
燃料噴射機関にも適用でき、重た２サイクル機関のみな
らず４サイクル機関およびロータリ機関にも適用できる
ことは言うまでもない。また、燃料としてはガソリンの
みならず、ガソリン以外の灯油、軽油、およびプロパン
等石油系ガス燃料は勿論のことメタノール、エタノール
等のアルコール類も使用でき、しかも燃料のオクタン価
、七タン価に関係なく安定な燃焼が行えることが大きな
特長の一つでもある。

図４は本発明を汎用の気化器付シエニエーレ掃気２サイ
クル火花点火機関に適用した場合の効果を示す例で、従
来の２サイクルおよび４サイクルの汎用機関に比べて燃
費が著しく改善されていることがわかる。また〜Ｉｔ！
！１５は本発明をシリンダ内燃料噴射シュニューレ掃気
２サイクル機関（行程容積！５７０ＣＩＯ）に適用した
場合の効果を示す例で、シリンダ内燃料噴射による　吹
き抜けの燃料の減少とあいまって燃費および排気とも従
来の機関に比べて顕著な改善がなされた。

【図面の簡単な説明】

図１は気化器付シュニエーレ掃気２サイクル火花点火機
関に、またｒ１！Ｊ２はシリンダ内燃料噴射２サイクル
機関にそれヤれ本発明を適用した実施例である。図３は
図２における掃気制御装置の一例を示す０図４は１１１
１の機関を携帯用発電機■に装着した場合と従来機関を
装着した同発電機■との燃料消費量の比較図である。図
５は図２の機関の燃料消費率葎）および排気中の一酸化
炭素（ｂ）・次代水素（６）のマツプの例である。 図１および図２中の（１）−・・クランクケース、（２
）・・・シリンダ、（３）　・・・シリンダヘッド、（
４）−・・ピストン、（５）・・・点火伶、（６）・・
・シリンダの掃気〆−）　、（７）−・・同排気〆−）
　、（８）　・・・クランクナースの掃気ａＭ、（９）
・・・吸気ボート、（１０）−・・気化器、（１１）−
・・コンロッド、（１２）・・・クランク室、（Ｌ５）
−・・排気制御弁、（１４）−・・点火栓、（１５）・
−燃料噴肘弁、（１６）・・・吸気制御弁、（１７）・
・・排気制御弁、（１日）・・・燃料噴射ポンプのフッ
ク制御レバー、（１９）−・燃料噴射ポンプ、（２０）
・・・帰気制御絞り弁である。 図２ 図る 図　４ ００゜２０゜４　　０．６　　０，８　　　１．０　　
　＋、２出力　Ｋ〜Ｖ 図５−　（ｂ） 図　５−　（ｖ 機関回転速度　＋１１’Ｍ 図　５−　（ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダ内に未燃焼成分および不完全燃焼成分と酸素と
   を多量に含む前サイクルの高温ＰＡ貿ガスを多量に残存
   させて、排気・吸気行１ｉ（４サイクル機関および田−
   タリ機関の場合）または排気・掃気過１！（２サイクル
   機関の場合）において新気（シリンダ内燃料噴−射機関
   の場合は空気、その他の機関の場合には燃料と空気との
   混合気）の流入に起因するシリンダ内ガス流動による該
   残置ガスの撹乱ｅ極力抑え、前サイクルの大きな発熱を
   伴う燃焼反応の終了後も膨張行程から圧縮行程の末期に
   到る期間中該残留ガス中での酸化反応を持続させて圧縮
   行程の末期にこれを自己着火に導きこれを点火源にして
   新しくシリンダに供給された燃料と空気との混合気をも
   燃焼させる内燃機関の点火・燃焼方式。